倪龍宇

(實聯(lián)化工〔江蘇〕有限公司，江蘇淮安 223001)

GE氣化工藝自20世紀80年代末引入中國市場后，經(jīng)過國內(nèi)幾十年的發(fā)展，氣化爐的運行周期不斷被刷新。GE技術(shù)相對其他氣化技術(shù)而言，展現(xiàn)出了極強的穩(wěn)定性，這也給GE的用戶帶來了巨大福利，高昂的工廠投資需要長周期穩(wěn)定的運行才能帶來持續(xù)的利益和回報[1-2]。

實聯(lián)化工(江蘇)有限公司年產(chǎn)1 000 kt純堿項目采用GE氣化技術(shù)，年產(chǎn)450 kt合成氨作為中游產(chǎn)品。該氣化裝置設(shè)計壓力6.5 MPa，氣化爐規(guī)格Ф 3 200 m×19 400 m，采用2開1備模式，單爐處理煤量1 000 t/d，最大可達到1 350 t/d。氣化爐自2013年12月4日一次性投料成功后，至今已經(jīng)運行4年有余。通過對國內(nèi)各廠家多年經(jīng)驗的吸收，結(jié)合本裝置的實際情況，現(xiàn)對該氣化裝置長周期運行的經(jīng)驗做一些總結(jié)和探討。

1 氣化裝置運行現(xiàn)狀

實聯(lián)化工煤氣化裝置自2013年底開車以來，由生產(chǎn)不穩(wěn)定期開始逐步成長，氣化爐運行周期越來越長，由最初單爐30～50 d的運行周期，已經(jīng)逐步提升到單爐連續(xù)運行140 d以上(中間需更換燒嘴1次)甚至更長的時間。氣化爐的開、停車完全做到了計劃性，除跳電等不可抗力因素外，整年內(nèi)幾乎沒有非計劃性停車。

2 GE氣化爐長周期運行探討

作為一個貧油富煤的國家，煤化工市場有著廣闊的前景和優(yōu)勢，但不論哪種氣化技術(shù)都有其優(yōu)劣，GE也有著較多制約其長周期的瓶頸。

2.1 氣化爐工藝燒嘴壽命短

GE氣化工藝作為水煤漿加壓氣化的鼻祖，燒嘴壽命短的問題一直是其硬傷。在中國市場發(fā)展的幾十年間，已通過各種手段不斷提升工藝燒嘴的壽命。但不能回避的是，煤質(zhì)、灰分、氣化負荷、氣化壓力等級不同的工作環(huán)境，工藝燒嘴壽命大不相同。目前，控制工藝燒嘴使用70～75 d后需更換燒嘴重新投料。通過對下線燒嘴的觀察和對比，隨著當前維修技術(shù)和材質(zhì)的提高，燒嘴一般損傷并不嚴重，完全具備繼續(xù)使用的條件，對比多年前使用后燒嘴頭部的狀態(tài)，完全是天壤之別。

通過對同行廠家的了解，工藝燒嘴使用壽命一般都控制在60～80 d之內(nèi)；但并不是說不能繼續(xù)使用，而是覺得風險有所上升，故各廠家都選擇使用一定時間后更換燒嘴。如果隨著維修工藝的進一步提升，工藝燒嘴壽命能再提升一個等級的話，GE氣化技術(shù)將有更佳的長周期表現(xiàn)[3]。

2.2 鎖斗系統(tǒng)閥門壽命短、易發(fā)生故障

鎖斗系統(tǒng)是GE氣化技術(shù)中不可或缺的重要系統(tǒng)，擔負著氣化爐排渣的重任。鎖斗系統(tǒng)接觸的介質(zhì)為水渣混合物，在正常工作環(huán)境下壓力、溫度會驟升驟降，壓力釋放時還會對閥門處產(chǎn)生閃蒸沖刷，這樣就會對閥門要求比較高，也造成了閥門損壞率極高。如果在氣化爐運行狀態(tài)下，鎖斗系統(tǒng)閥門損壞長時間無法修復(fù)，會造成氣化爐無法排渣而被迫停車。

鎖斗系統(tǒng)中，最易發(fā)生故障的有三處閥門，分別是鎖斗泄壓閥、鎖斗充壓閥、鎖斗排渣閥[4-5]。每處閥門受損工況不同，需要區(qū)別對待，有針對性的解決。通過生產(chǎn)實踐運行，各廠家同行之間的交流，對鎖斗系統(tǒng)閥門做了一定改造，滿足了長周期運行的要求。

2.2.1 鎖斗泄壓閥

由于泄壓時產(chǎn)生閃蒸沖刷，正常生產(chǎn)時又存在單面承壓6.5 MPa的客觀情況，故鎖斗泄壓閥易卡易漏，且隨著閥門使用次數(shù)增多會出現(xiàn)填料泄漏的問題。不論出現(xiàn)閥門填料泄漏，還是出現(xiàn)閥門無法打開或關(guān)閉，都會造成氣化爐無法正常收渣、排渣，嚴重時只能被迫停車。

為此，聯(lián)系閥門維修廠家對閥門氣缸和填料做了改進，目前做到了閥門1次可使用1年以上；同時，采用了陶瓷閥進行試用，目前仍在測試中。除此之外，工藝與儀控部門溝通，確定了閥門的維護保養(yǎng)時間，到達保養(yǎng)周期必須拆下送修。生產(chǎn)中還出現(xiàn)過泄壓閥無法打開，造成泄壓動作無法完成，雖然空有備用閥門但無法更換的尷尬局面。后又增設(shè)了1條手工泄壓管線應(yīng)急使用，從而杜絕此閥門損壞而造成的一系列困擾。

2.2.2 鎖斗充壓閥

由于一邊與8.6 MPa高壓灰水泵相連，另一邊與鎖斗系統(tǒng)相連，始終存在較高的壓差，生產(chǎn)時全靠鎖斗充壓閥進行切斷。隨著閥門使用時間的增加，閥門出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象越來越重，造成運行時向系統(tǒng)內(nèi)漏壓力，鎖斗泄壓困難；停車后，由于與高壓灰水總管相連接，出現(xiàn)無法檢修的尷尬局面，同時也無形中增大了高壓灰水泵的負荷。對此，在鎖斗充壓閥之前增設(shè)了1臺手動截止閥，既能保證在鎖斗充壓閥故障時可有效切斷，爭取搶修閥門時間，又可通過閥門限流來延長鎖斗充壓閥的使用壽命。

2.2.3 鎖斗排渣閥

由于高頻次的排渣會造成閥門球面磨損以及正常生產(chǎn)時鎖斗排渣閥需要承受6.5 MPa的單面受壓，所以鎖斗排渣閥易發(fā)生內(nèi)漏情況。若在正常生產(chǎn)中其內(nèi)漏增大，在線更換對時間和施工要求極高，氣化爐挽救概率很低。為此，制定了定期返修的制度，需定期進行返修，維修時要求廠家采用熱噴涂技術(shù)。

2.3 高壓閃蒸罐易磨通

GE工藝的高壓閃蒸罐將氣化系統(tǒng)6.5 MPa的壓力通過角閥驟降至0.9 MPa，產(chǎn)生了大量的閃蒸氣體，濃縮了黑水，釋放了熱量。在此過程中，角閥是降壓的關(guān)鍵，故整個過程對角閥、閃蒸緩沖罐以及角閥周邊的管道都會產(chǎn)生巨大的沖刷。使用一段時間后，高閃緩沖罐的底板、側(cè)板或者角閥周邊的管道就會被擊穿，無法繼續(xù)運行，氣化爐被迫退氣切水，降至常壓，以便于修復(fù)緩沖罐。這段檢修期時間相對較長，造成了較大的經(jīng)濟損失。

通過對高閃緩沖罐的反復(fù)研究，根據(jù)現(xiàn)場實際的空間，盡可能做大緩沖罐的體積，然后采用磨煤機的鋼棒進行堆焊緩沖罐底板的方式進行防沖刷。針對緩沖罐側(cè)板沖刷的原因，認為是由于角閥閥座磨損偏噴所致。即對角閥的閥座及減壓后的流道改用碳化鎢材質(zhì)，保障了角閥1年的使用壽命。通過這些改造后，在工藝操作上要求班組每4 h對A/B緩沖罐做1次切換。多管齊下后，基本保證了緩沖罐在每次氣化爐長達140 d左右的運行周期中能堅持下來。

使用時間久后，雖然堆焊鋼棒的方式最便宜，但其缺點也逐漸暴露出來。比如，堆焊的鋼棒容易脫落進入高閃緩沖罐而堵塞排水管線；鋼棒的耐久度不夠理想，仍有破損的概率。目前，正著手改造新材質(zhì)的緩沖罐，根據(jù)同類使用廠家的反饋，應(yīng)該能達到預(yù)期的效果。

2.4 閃蒸罐排水改由錐底排出

實聯(lián)化工設(shè)計時采用的是GE工藝的四級閃蒸系統(tǒng)，但設(shè)計時各級閃蒸罐的排水管均由腰部排出，長時間運行中帶來了不小的煩惱。每次停車后，打開閃蒸罐發(fā)現(xiàn)里面淤渣較多，清理工作極其繁重，且工作環(huán)境惡劣。尤其是這種情況在閃蒸罐內(nèi)會越聚集越多，基本在60 d左右閃蒸罐就會被裝滿，嚴重影響裝置長周期穩(wěn)定運行。

利用每個閃蒸罐錐底部原有的排污管進行了改造：各個閃蒸罐的排水管線被改為錐底排水，腰部管線作為錐底堵塞時的備用管線，僅僅增加了2個手動閥門，徹底解決了各閃蒸罐的排水問題?，F(xiàn)在每次檢修，打開閃蒸罐底部都很干凈，沒有淤渣，減少了大量的體力工作。同時，由于閃蒸罐始終保持通暢的狀態(tài)，再長的運行周期對閃蒸罐來說都毫無壓力，一舉多得。

2.5 燒嘴冷卻水泵單臺在線時風險過高

燒嘴冷卻泵設(shè)計時1開1備，理論上可以達到工藝要求；但由于燒嘴冷卻水泵擔負的責任巨大，燒嘴冷卻水系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題，對于整個公司而言都是災(zāi)難性的。電機軸承、泵軸承、泵機封等損耗件不定期就會出現(xiàn)損壞，一旦需要拆修就出現(xiàn)了單泵在線的尷尬局面，生產(chǎn)風險成倍上升。

經(jīng)過認真評估，利用大修機會增設(shè)了第3臺燒嘴冷卻水泵。在1臺水泵檢修期間，仍然會有1開1備的局面，將風險降至最低；而且，第3臺燒嘴冷卻水泵也并入了自啟動系統(tǒng)，在正常生產(chǎn)中做到了雙保險。

2.6 撈渣機故障率高

撈渣機是GE氣化工藝中很重要的設(shè)備，接觸介質(zhì)為渣水，所處環(huán)境惡劣。生產(chǎn)中，如果撈渣機損壞不能在短時間內(nèi)修復(fù)，氣化爐只有停車。

圖1 改造后撈渣機工藝流程

在實聯(lián)化工氣化裝置運行這幾年中，由于撈渣機掉鏈、刮板損壞、減速機損壞等原因，多次影響正常生產(chǎn)。為徹底改變這種局面，對3臺氣化爐的排渣管線進行了改造，讓3臺撈渣機互為備用(圖1)。在運行爐的撈渣機發(fā)生故障時，備用爐的撈渣機隨時可以并入系統(tǒng)，損壞的撈渣機下線后有充裕的時間進行維修。如此一來，氣化系統(tǒng)長周期運行時撈渣機的制約瓶頸已經(jīng)消除。通過依靠新增的互備管線，2年來挽救了氣化裝置多次的危機。

2.7 灰水水質(zhì)的影響

氣化裝置長周期運行的根本在于水系統(tǒng)，水質(zhì)的好壞直接決定了裝置正常運行。在灰水水質(zhì)指標上懸浮物、濁度、堿度、硬度等都有著重要意義，工藝技術(shù)人員要對這些數(shù)據(jù)的變化敏感，積極找到影響的原因，盡快解決恢復(fù)到正常指標。

水質(zhì)差的原因各種各樣，但歸結(jié)為一點，是氣化裝置自身的水處理系統(tǒng)出了問題，絮凝劑、分散劑、沉降槽、耙料機、細渣過濾機、閃蒸系統(tǒng)都是查找重點。尤其當煤質(zhì)發(fā)生變化后，水質(zhì)變化有一個較長的置換過程，要及時針對當前煤種做絮凝劑配型試驗，選擇適合的絮凝劑品種，必要時可加入混凝劑。

2.8 煤種的影響

眾所周知，煤種是GE氣化爐能力表現(xiàn)的最關(guān)鍵因素。如果能穩(wěn)定煤種，甚至能固定礦口當然是最理想的操作環(huán)境。但實際上，自實聯(lián)化工氣化爐裝置開始運行以來，一直選用的是多家貿(mào)易商的供煤，最頻繁曾1周更換過3～4個煤種，給工藝操作帶來了極大的不便。由于更換煤種過于頻繁，甚至經(jīng)常沒拿到煤種分析報告，還不知道新煤種的各項指標，此批煤就已經(jīng)用完了，這也給工藝操作帶來了新的課題，針對這種實際情況，對各項關(guān)鍵指標，比如合成氣組分、渣口壓差、灰水懸浮物、濁度等都要嚴格把關(guān)，盡量將各指標控制在正常值。

3 結(jié)語

幾年下來，對氣化裝置的改造大大小小進行了200余項，一項一項改造，一項一項突破，解決了很多實際的困難。在進行各類改造的同時，也加強了自身工藝和設(shè)備管理，尤其對設(shè)備的各類維護做了細致的時間要求和項目要求。另外，對業(yè)內(nèi)廠家的先進經(jīng)驗、各類新興的技術(shù)和先進的材質(zhì)都虛心接受，進行學(xué)習(xí)比較。通過各類手段多管齊下，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，必然使氣化裝置進入一個良性循環(huán)狀態(tài)。

參考文獻

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